Общая характеристика нагревательных печей заводов черной металлургии

Технологические схемы составления ЦК средствами комплекса.

Эту тему студенты готовят самостоятельно на основе «Инструкции пользователя ТАСИС» и опыта приобретённого на практических занятиях, и представляют в виде Отчёта о технологии составления заданного фрагмента цифровой карты средствами комплекса.

Рис. 7.2.1

Рис. 7.2.2

Нагревательными печами обычноназывают печи, в которых осуществляется нагрев металла перед обработкой давлением (прокаткой, ковкой), Часто прокатку металла ведут последоватёльно на нескольких станах, чем и объясняется состав парка печей. В последнее время производительность вновь строящихся прокатных станов непрерывно увеличивается. Поэтому основными чертами общей тенденции развития печей являются интенсификация нагрева металла (с соблюдением требований, предъявляемых к качеству нагрева) и стремление к максимально возможной механизации и автоматизации работы печей. Повышение интенсификации нагрева позволяет увеличить производительность печного агрегата и при современной, весьма высокой производительности прокатных станов устанавливать к каждому стану рациональное число печей. Например, еще совсем недавно методические нагревательные печи работали, обеспечивая напряженность пода около 500 кг/(м²*ч). Для стана производительностью 600 т/ч в этом случае было необходимо, чтобы суммарная площадь пода всех печей составляла 600 000/500 = 1200 м². Если принимать, что каждая печь имеет площадь пода 120 м², то для работы такого стана необходимо 10 печей. Легко себе представить, что установка такого числа печей является нерентабельной как чрезмерным капитальным затратам, так и потому, что будет затруднена регулярная подача металла на стан и заготовки, продаваемые с наиболее отдаленными от стана печей, будут по дороге охлаждаться. Применением различных мер, рассмотренных ниже, удалось поднять интенсивность нагрева и довести напряженность пода до 1000 кг/(м*ч) и более. При этом для рассматриваемого примера необходимо уже лишь 600м² пода печей и если учесть, что появились возможности увеличение размера печей, то для стана указанной производительности возможно обойтись тремя-четырьмя печами. Значительный прогресс в печестроении связан с механизацией и автоматизацией работы печей. При современном, поточном производстве логичным является стремление включить печи в поточные линии. для этого нужно, чтобы металл перемещался в печи с помощью таких механизмов, которые не только обеспечивают прохождение металла с цикличностью, необходимой для поточного производства, но и позволяют, если это требуется, быстро опоражнивать печь. Наиболее совершенными с этой точки зрения являются печи с роликовым подом, который представляет собой по существу продолжение рольганга цеха. Однако использование печей с роликовым подом пока ограничено в основном вследствие недостаточной стойкости роликов в высокотемпературных печах при их значительной ширине. Поэтому весьма распространенными перспективными являют также печи с шагающим подом, которые с успехом применяют при нагреве заготовок длиной 10—12 м. Современная печь – это высокомеханизированный и автоматизированный агрегат, в котором автоматически поддерживается заданный тепловой режим, т. е. заданная температура, расход топлива, соотношение топлива и воздуха, давление в печи. В настоящее время на заводах черной металлургии применяют как разливку стали по изложницам, так и непрерывную разливку стали. В первом случае печное хозяйство включает в себя печи для нагрева слитков перед прокаткой на блюмингах и слябингах, во втором случае подобные печи отсутствуют. для нагрева слитков перед прокаткой на блюмингах (слябингах) применяют нагревательные колодцы-печи, в которых слиток, стоящий вертикально, нагревается с четырех сторон. Поскольку размеры слитков значительные (толщина обычно около 600 мм, масса около 7 т), подобный нагрев с четырех сторон обеспечивает необходимую равномерность и производительность. Следует отметить определенную тенденцию к увеличению развития слитков до 25—35т, что благоприятно влияет на работу разливочного пролета сталеплавильных цехов и улучшает качество слитка. Однако качественный нагрев таких слитков перед прокаткой на обжимных станах требует специальных нагревательных колодцев и специального кранового и другого оборудования. Пока еще нет конструкции нагревательного колодца, специально приспособленного для нагрева таких крупных слитков. Кроме нагревательных колодцев, для нагрева слитков иногда применяют печи с выкатным подом, в которых можно обеспечить постепенный нагрев металла (что очень важно при нагреве особо крупных слитков). Эти печи применяют в кузнечных цехах, где выпускают особо крупные поковки: детали больших турбин и др. Нагревательные печи с выкатным подом, оборудованные регенераторами, используют также на заводах, где подогревают слитки для прокатки на толстолистовых и колесопрокатных станах. Для нагрева прямоугольных и квадратных заготовок в прокатных цехах заводов черной металлургии широко применяют методические печи различной конструкции, характеризуемые достаточно высоким к. п. д. (40—45%) при сравнительно невысоком удельном расходе тепла, составляющем около 2,09 МДж/кг, Обеспечивая необходимую производительность, они удовлетворяют требованиям массового производства. В последнее время в связи с развитием и возникновением новых процессов в технологии прокатки возникли новые требования, предъявляемые к нагревательным печам. Широкое развитие получают процессы непрерывной прокатки, когда заготовка проходит неоднократное последовательное обжатие без промежуточных подогревов. Этот процесс тем эффективнее, чем длиннее прокатываемые заготовки. Это объясняется тем, что с увеличением длины заготовки сокращается количество отходов металла, длина заготовки достигает 10—12 м. Однако увеличение длины заготовки требует соответствующего увеличения ширины нагревательной печи, что вместе с необходимостью высокого нагрева заготовки примерно до 1250° С создает большие трудности при эксплуатации печи, так как при столь значительной ширине печи крайне затруднено удаление окалины. Применение в этих случаях методических печей с участками монолитного вода практически исключено. Поэтому оптимальной конструкцией можно считать методическую печь с шагающим подом. Применение таких печей одно время ограничивалось их низкой герметичностью, так как холодный воздух подсасывался через проемы в нижней части печи, предусмотренные для элементов механизма шагающего пода. В современных конструкциях применяют водяные затворы, что позволило устранить этот недостаток и сделать печь весьма перспективной. Как было отмечено, наряду с печами, оборудованными шагающим подом, применяют печи с роликовым подом. Однако необходимо преодолеть ряд трудностей прежде, чем такие печи получат массовое применение. Весьма перспективным является метод бесконечной прокатки, для обеспечения которой осуществляют стыковую сварку отдельных заготовок в горячем состоянии в одну непрерывную полосу. Такой метод прокатки позволяет повысить скорость прокатки, производительность стана, применить более легкое прокатное оборудование, но требует полной синхронности в работе прокатных, сварочных и печных механизмов.
Во время сварки заготовка остывает, поэтому ее с самого начала или надо перегревать до весьма высокой температуры (≈1300° С), или нагревать в два этапа: первый — перед сваркой до 1100° С и Второй — после сварки — до температуры прокатки, В обоих случаях для нагрева перед сваркой оптимальной конструкцией является печь с шагающим подом, так как она позволяет удовлетворительно организовать удаление окалины, представляет собой высокомеханизированный и автоматизированный агрегат и удовлетворяет требованиям современного поточного производства, Значительное преимущество печей с шагающим подом состоит также в том, что они могут самоосвобождаться (без загрузки новых изделий) что важно при ремонтах, а также могут быть использованы в качестве утепленных емкостей, где накапливается металл при различной скорости прокатки на заготовительных и сортовых станах. Применение методических печей при бесконечной прокатке ограничивается трудностями, обусловленными удалением окалины, а применение секционных печей — еще и их большой длиной. После сварки целесообразно применять индукционный нагрев, однако в этом случае требуется совершенно прямая заготовка. Чем длиннее заготовка, тем более вероятна возможность ее искривления. Это ограничивает пока увеличение длины заготовки свыше 12 м. При нагреве слябов, полученных методом непрерывной разливки стали, к печам предъявляется ряд дополнительных требований, главными из которых являются:
1) для максимального использования преимуществ, вытекающих из принципа непрерывности производства, желательно, чтобы печь была приспособлена для нагрева весьма длинных слябов. Известны случаи, когда длина нагреваемых слябов достигает 60 м, а длина применяемой роликовой печи120м;
2) установки непрерывной разливки стали и прокатные станы работают в различном ритме, поэтому необходимо, чтобы в печах можно было нагревать как горячий, так и холодный металл;
3) слябы, полученные на установках непрерывной разливки стали, имеют поверхность хорошего качества. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы сделать минимальным окалинообразование и устранить возможность образования поверхностных дефектов при транспортировании металла через печь;
4) при непрерывной разливке в формируемом слябе образуются подкорковые пузыри, которые, соединяясь с атмосферой, вызывают межкристаллическую коррозию. для ликвидации вредного влияния внутреннего окалинообразование необходимо температуру нагрева металла повысить до 1300—1350° С. Для нагрева слябов, полученных методом непрерывной разливки, применяют обычно печи либо с роликовым подом, либо с шагающим.
Кроме прямоугольных заготовок, на заводах черной металлургии подвергают нагреву цилиндрические заготовки различного вида, которые в дальнейшем обрабатывают на трубопрокатных и колесопрокатных станах. для нагрева таких заготовок применяют печи с кольцевых подом и секционные печи. В печах с кольцевым подом (их иногда называют карусельными) заготовка неподвижно лежит на вращающемся (кольцевом) поду, который перемещает ее через все зоны нагрева. В секционных печах перемещение заготовки осуществляется за счет вращения роликов, расположенных между секциями. Нагревательные печи могут быть печами периодического и постоянного действия. В печах периодического действия металл загружается в остуженную печь и затем постепенно нагревается вместе с печью. Такой метод нагрева, когда температура печи меняется во времени, применяют при нагреве крупных слитков, которые надо греть медленно во избежание возникновения чрезмерного температурного перепада. Такие печи часто применяют в кузнечном производстве. В черной металлургии на периодическом режиме работают нагревательные колодцы, особенно при нагреве холодных слитков легированной стали. Подавляющее большинство нагревательных печей сталепрокатных цехов является печами постоянного действия, т. е. в них температура остается неизменной во Времени. Вместе с тем температура в пределах рабочего пространства таких печей может изменяться в соответствии с необходимостью создания целесообразного режима нагрева. Наряду с тепловым и температурным режимом для работы печей большое значение имеет режим давления в печи. Идеальным был бы такой режим давления в печи, при котором холодный воздух не попадал бы в печь, а дымовые газы не выбивались бы из печи. Если холодный воздух попадает в печь, то это приводит к излишнему расходу тепла и увеличивает угар металла. Чрезмерное выбивание дымовых газов приводит к увеличению потерь тепла, пагубно влияет на арматуру печи и затрудняет ее обслуживание. Для обеспечения оптимального режима давления в нагревательных колодцах стремятся под крышей поддерживать небольшое избыточное давление. В проходных печах на уровне нагреваемых заготовок также стремятся поддерживать небольшое положительное давление, исключающее подсос воздуха в печь и большое выбивание дымовых газов. Однако обеспечить подобный режим давления практически не удается, так как по мере продвижения продуктов сгорания от горелок по рабочему пространству их скорость уменьшается и происходит переход динамического напора в статическое давление. Характер этого изменения и оказывает решающее влияние на распределение давления по печи в целом. Все нагревательные печи прокатных цехов можно разделить на две неравновеликие группы: печи садочные и проходные. В садочных печах новый металл для нагрева загружается после выдачи из печи предыдущей садки металла, Такие печи в настоящее время применяют почти исключительно для нагрева слитков перед прокаткой на обжимных и толстолистовых станах (нагревательные колодцы, печи с выкатным подом). В проходных печах нагреваемые заготовки перемещаются с помощью различных методов через всю печь от торца загрузки до торца выдачи. Такие печи в настоящее время распространены очень широко.

Дата добавления: 2013-12-12